DP-Climb: Un diseño y análisis de robot de escalada por adhesión híbrido para transición interna
Autores: Zhang, Qingfang; Gao, Xueshan; Li, Mingkang; Wei, Yi; Liang, Peng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
DP-Climb: Un diseño y análisis de robot de escalada por adhesión híbrido para transición interna
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Propone
Doble hélice
Robot trepador
Sistema de adhesión híbrido
Transición suelo-pared
Estrategia de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un robot trepador de doble hélice (DP-Climb) con un sistema de adhesión híbrido basado en el principio de diseño biomimético para abordar los problemas de los robots trepadores de pared (WCR) impulsados por adhesión única. Tales problemas incluyen mala maniobrabilidad y adaptabilidad a superficies de trabajo ortogonales con diferentes rugosidades y planicidades, débil flexibilidad del movimiento de transición entre el suelo y la pared, y fácil detención del mismo. Basado en las características de adherencia de diferentes criaturas, el sistema híbrido combina el empuje inverso de las unidades de rotor, el par de conducción de las ruedas motrices y la fuerza de adhesión ofrecida por el material de recubrimiento para impulsar el robot a través de una estrategia de control acoplado. Basado en las ecuaciones de Newton-Euler, se analizaron las características cinemáticas del robot durante el movimiento de transición interno entre el suelo y la pared, se obtuvieron las condiciones de adhesión seguras y se estableció un modelo dinámico de la transición del robot entre el suelo y la pared. Esto proporcionó la base para el control acoplado entre diferentes unidades de potencia. Finalmente, se propuso una estrategia de control PID de transición interna basada en DP-Climb. A través de experimentos de características mecánicas y aerodinámicas, se verificó que la fuerza de tracción real del robot puede satisfacer la demanda del movimiento de transición. Los resultados experimentales muestran que la estrategia propuesta puede permitir que el DP-Climb complete el movimiento de transición mutua entre el suelo y la pared de manera fluida a una velocidad de 0.12 m/s. La velocidad máxima de movimiento del robot en la pared puede alcanzar 0.45 m/s, lo que verifica que el sistema de adhesión híbrido puede alcanzar de manera flexible y rápida la posición especificada en un área objetivo. Se mejora la robustez y adaptabilidad del WCR a entornos de aplicación complejos.
Descripción
Este documento propone un robot trepador de doble hélice (DP-Climb) con un sistema de adhesión híbrido basado en el principio de diseño biomimético para abordar los problemas de los robots trepadores de pared (WCR) impulsados por adhesión única. Tales problemas incluyen mala maniobrabilidad y adaptabilidad a superficies de trabajo ortogonales con diferentes rugosidades y planicidades, débil flexibilidad del movimiento de transición entre el suelo y la pared, y fácil detención del mismo. Basado en las características de adherencia de diferentes criaturas, el sistema híbrido combina el empuje inverso de las unidades de rotor, el par de conducción de las ruedas motrices y la fuerza de adhesión ofrecida por el material de recubrimiento para impulsar el robot a través de una estrategia de control acoplado. Basado en las ecuaciones de Newton-Euler, se analizaron las características cinemáticas del robot durante el movimiento de transición interno entre el suelo y la pared, se obtuvieron las condiciones de adhesión seguras y se estableció un modelo dinámico de la transición del robot entre el suelo y la pared. Esto proporcionó la base para el control acoplado entre diferentes unidades de potencia. Finalmente, se propuso una estrategia de control PID de transición interna basada en DP-Climb. A través de experimentos de características mecánicas y aerodinámicas, se verificó que la fuerza de tracción real del robot puede satisfacer la demanda del movimiento de transición. Los resultados experimentales muestran que la estrategia propuesta puede permitir que el DP-Climb complete el movimiento de transición mutua entre el suelo y la pared de manera fluida a una velocidad de 0.12 m/s. La velocidad máxima de movimiento del robot en la pared puede alcanzar 0.45 m/s, lo que verifica que el sistema de adhesión híbrido puede alcanzar de manera flexible y rápida la posición especificada en un área objetivo. Se mejora la robustez y adaptabilidad del WCR a entornos de aplicación complejos.